專利名稱：用來研磨或測試齒輪的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用來對(duì)齒輪進(jìn)行測試或精加工的方法和裝置。具體地說，本發(fā)明揭示了一種用來對(duì)錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪進(jìn)行研磨的方法和裝置。
本發(fā)明的背景研磨是一種對(duì)錐齒輪的輪齒表面進(jìn)行精加工的較佳方法。它是一種可以為錐齒輪的其它硬化整理作業(yè)提供經(jīng)濟(jì)性并且已用在除了一些航空器應(yīng)用之外的所有領(lǐng)域中的方法。
在研磨作業(yè)中，一小齒輪和環(huán)形齒輪借助適當(dāng)?shù)墓ぜA具安裝于一研磨機(jī)中的各主軸上，所述研磨機(jī)具有與一測試機(jī)相同的基本設(shè)計(jì)。在大多數(shù)的齒輪組滾軋作業(yè)中，所述小齒輪是驅(qū)動(dòng)件，而所述環(huán)形齒輪被制動(dòng)。各齒輪在相互嚙合中被滾軋，并且將可以是油(或水)和金剛砂的混合物的研磨劑或者類似的磨蝕劑灌注入所述嚙合區(qū)內(nèi)。在授予Hunkeler的美國專利No.3,099,901、授予Rebeski的美國專利No.3,142,940、授予Ellwanger等人的美國專利No.3,717,958或者授予Gnadt等人的美國專利No.5,609,058中可以找到研磨機(jī)和/或測試機(jī)的一些例子。
大多數(shù)的研磨機(jī)和測試機(jī)都具有三個(gè)自由度以使環(huán)形齒輪和小齒輪之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述第一自由度是沿著應(yīng)稱之為G向或G軸線的環(huán)形齒輪軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述第二自由度是沿著應(yīng)稱之為H向或H軸線的小齒輪軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述第三自由度是沿著應(yīng)稱之為V向或V軸線的、在所述環(huán)形齒輪和小齒輪之間距離方向的運(yùn)動(dòng)。V向也稱為“準(zhǔn)雙曲面齒輪偏置距”。
在研磨作業(yè)或測試作業(yè)中，沿V向和H向的運(yùn)動(dòng)會(huì)使得齒輪組各構(gòu)件的接觸班跡發(fā)生位置變化，因此需要對(duì)接觸班跡加以修正。研磨作業(yè)包括使齒輪各構(gòu)件嚙合旋轉(zhuǎn)，并且在輪齒表面上的一所需位置進(jìn)行接觸。因此，就可以使各構(gòu)件位于一定的V位置和H位置以及一定的G軸位置，以獲得所需的側(cè)隙。
通常，V向、H向和G向運(yùn)動(dòng)對(duì)輪齒局部接觸班跡的縱向位置和深向位置均有影響，對(duì)于V軸向運(yùn)動(dòng)的主要影響是反應(yīng)在接觸班跡的相對(duì)縱向位置上，對(duì)于H軸向運(yùn)動(dòng)的主要影響是反應(yīng)在接觸班跡的相對(duì)深向位置上，而對(duì)于G軸向運(yùn)動(dòng)的主要影響是反應(yīng)在側(cè)隙上。
當(dāng)對(duì)齒輪組進(jìn)行研磨時(shí)，通過根據(jù)需要改變V向設(shè)定值和H向設(shè)定值，可以使接觸點(diǎn)朝著輪齒表面的外(齒根)部或內(nèi)(齒項(xiàng))部移動(dòng)，以改變接觸班跡的移動(dòng)量。在改變V向設(shè)定值和H向設(shè)定值以影響移動(dòng)量時(shí)，還必須改變G軸的位置以保持所需的側(cè)隙。當(dāng)達(dá)到所需的齒根位置或齒頂位置時(shí)，再次改變V和H軸位置以使接觸點(diǎn)移動(dòng)至另一齒根或齒頂位置，同時(shí)藉助適當(dāng)改變G軸位置來改變V和H向位置，以保持側(cè)隙。所述接觸位置于是就回到了初始位置。
到目前為止，除了在大多數(shù)的研磨機(jī)中，將軸角固定地設(shè)定成90。之外，研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)與在錐齒輪切割機(jī)和磨床的構(gòu)造原理通常是相同的。因此，與切割機(jī)和/或磨床相比，研磨機(jī)就少了一個(gè)自由度。
但是，類似的切割機(jī)和磨床就會(huì)導(dǎo)致在環(huán)形齒輪和小齒輪構(gòu)件之間具有很多的機(jī)器部件(例如，支柱、滑動(dòng)件和軌道)，這樣就會(huì)將不希望有的和不受控制的變形(compliance)導(dǎo)入研磨作業(yè)中。而且，由于齒輪組構(gòu)件之間的機(jī)器部件數(shù)量增多，齒輪組各構(gòu)件和機(jī)器底座之間的間距毫無疑問就會(huì)增大，這樣就會(huì)減小剛度，并且會(huì)減小由齒輪組各構(gòu)件緊鄰機(jī)器底座的鄰近程度所提供的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的一目的在于提供這樣一種研磨機(jī)，它可以消除在齒輪組構(gòu)件之間的多個(gè)機(jī)器部件，從而可以增強(qiáng)機(jī)器的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高速研磨方法，它包括這樣一種方法，它可在高速研磨過程中導(dǎo)入研磨劑，并且可在研磨過程中對(duì)一齒輪組的振動(dòng)情況加以監(jiān)控以此作為一種表示經(jīng)研磨齒輪組達(dá)到最佳狀態(tài)的方法。
本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將從以下描述和附圖中變得更為清楚。
本發(fā)明概述本發(fā)明旨在提供一種用來對(duì)齒輪進(jìn)行研磨或測試的機(jī)器。所述機(jī)器包括一個(gè)機(jī)器支柱或底座，它具有一垂直于第二側(cè)的第一側(cè)，所述第一側(cè)具有一可圍繞一第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一工件主軸，并且所述第二主軸具有一可圍繞一第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二工件主軸。所述第一工件主軸可動(dòng)地固定于所述第一側(cè)，而所述第二工件主軸可動(dòng)地固定于所述第二側(cè)。所述第一和第二工件主軸可以沿著一個(gè)或多個(gè)相互垂直的G向、H向和V向彼此相對(duì)移動(dòng)。所述兩主軸的至少其中一個(gè)，最好是兩個(gè)主軸都是直接驅(qū)動(dòng)主軸。
本發(fā)明機(jī)器是這樣的在兩主軸和兩主軸沿G向、H向和V向的相關(guān)齒輪構(gòu)件的任一相對(duì)位置處，它們各自軸線的各交點(diǎn)保持不變。
本發(fā)明機(jī)器還包括用來將研磨劑導(dǎo)引至嚙合旋轉(zhuǎn)的各構(gòu)件的其中之一的齒頂端處、位于嚙合點(diǎn)之前的一位置處的裝置。
附圖簡要說明

圖1示意性地示出了一種已有技術(shù)研磨機(jī)。
圖2示出了圖1所示已有技術(shù)機(jī)器的主軸設(shè)置情況的俯視圖。
圖3示意性地示出了本發(fā)明的研磨機(jī)。
圖4示出了圖3所示本發(fā)明機(jī)器的主軸設(shè)置情況的俯視圖。
圖5是將一環(huán)形錐齒輪的輪齒與一渦輪葉片相比較的比較圖。
圖6示出了將研磨劑施加于一旋轉(zhuǎn)齒輪組的情況。
圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)和圖7(d)示出了表示已有技術(shù)主軸和本發(fā)明主軸的旋轉(zhuǎn)和對(duì)應(yīng)的線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。
圖8示出了在一輪齒表面上的三點(diǎn)式研磨圖案。
較佳實(shí)施例的具體描述下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
圖1示出了已有技術(shù)的研磨機(jī)2，其中，所述機(jī)器包括一其上設(shè)有一小齒輪柱6的機(jī)架4，所述小齒輪柱可借助軌道7在機(jī)架4上沿G方向移動(dòng)。位于所述小齒輪柱6上的是一用來使一小齒輪件9圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)的主軸8。位于機(jī)架4上的還有一可借助設(shè)置在機(jī)架4上的軌道11而沿H方向移動(dòng)的齒輪柱10。齒輪主軸12安裝于齒輪柱10上，并且可以沿V方向、沿著軌道13移動(dòng)。齒輪14可以在齒輪主軸12上、圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)。方向G、H和V彼此相互垂直。
采用圖1所示的研磨機(jī)，齒輪主軸12位于所述機(jī)架的正上方，這樣，主軸12就與機(jī)架4所提供的機(jī)器剛度隔開一定距離。而且，在小齒輪主軸8和環(huán)形齒輪主軸12之間有幾個(gè)機(jī)器部件。所有這些狀況都會(huì)導(dǎo)致變形的蓄積。雖然一定的旋轉(zhuǎn)變形可能是較理想的，但是，已有技術(shù)的研磨機(jī)會(huì)在三個(gè)線性方向G、H和V產(chǎn)生變形，它會(huì)降低小齒輪和環(huán)形齒輪在空間的位置精確度。
圖1所示的已有技術(shù)機(jī)器的另一缺點(diǎn)是主軸軸線的主軸交點(diǎn)會(huì)隨著諸如不同尺寸的加工件、不同傳動(dòng)比和不同工件夾具之類的各因素而變化。所述的主軸交點(diǎn)是將各主軸軸線相交而形成的點(diǎn)，它與各主軸軸線之間的間距(方向)是無關(guān)的。
圖2藉助忽略V方向的圖1所示主軸的俯視圖示出了圖1所示機(jī)器的交點(diǎn)?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)齒輪對(duì)構(gòu)件(9,14)如圖所示那樣相互嚙合時(shí)，齒輪主軸軸線AG和小齒輪主軸軸線Ap相交于點(diǎn)P1。但是，如果發(fā)生諸如上文所描述的變化，例如，對(duì)不同尺寸的各齒輪進(jìn)行研磨，所述交點(diǎn)就一定會(huì)改變。如果待研磨的小齒輪構(gòu)件8具有較大的尺寸，則可能需要將小齒輪主軸軸線Ap就會(huì)從其初始位置移動(dòng)一段距離ΔG，以計(jì)算出增大的齒輪構(gòu)件的直徑。這時(shí)，兩主軸軸線的交點(diǎn)就移動(dòng)至P2。以相同方式，如果需要對(duì)一較大的齒輪構(gòu)件14進(jìn)行研磨，則必需將齒輪主軸軸線AG的位置移動(dòng)ΔH。這樣就可以看到，兩主軸軸線的交點(diǎn)就變化至P3。
主軸軸線交點(diǎn)位置變化的不利效果是它們會(huì)使得不同的工件出現(xiàn)不一致的動(dòng)態(tài)特性以及一個(gè)較大的加工區(qū)域。
上述缺點(diǎn)可由圖3所示并由編號(hào)20總地標(biāo)示的本發(fā)明研磨機(jī)來克服。為了使各機(jī)器構(gòu)件觀察起來較方便，圖3示出了沒有門和外金屬板的本發(fā)明機(jī)器。所述機(jī)器20包括一根也可視為機(jī)器框架的支柱22。支柱22包括至少三個(gè)側(cè)面，最好是包括四個(gè)側(cè)面，其中至少兩個(gè)側(cè)面，即，第一側(cè)面24和第二側(cè)面26彼此相互垂直。每一第一和第二側(cè)面均包括一寬度和一高度(當(dāng)朝著圖3所示方向觀察時(shí))。
第一側(cè)面24包括第一工件主軸28，所述第一工件主軸可以圍繞軸線AG(圖4)旋轉(zhuǎn)，并且最好由一直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)30來驅(qū)動(dòng)，而且最好被液體冷卻，且安裝在前、后主軸軸承(未示)之間。主軸28可以沿著第一側(cè)面24的寬度、朝著方向G、在與支柱22直接相連的軌道32上移動(dòng)。主軸28沿方向G的移動(dòng)是藉助電動(dòng)機(jī)34通過一直接連接的滾珠絲杠(未示)而提供的。較佳的是，一環(huán)形錐齒輪構(gòu)件36藉助一些在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的工件夾具可拆卸地安裝于主軸28上。
第二側(cè)面26包括第二工件主軸38，所述第二工件主軸可以圍繞軸線Ap(圖4)旋轉(zhuǎn)，并且最好由一直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)40來驅(qū)動(dòng)，而且最好被液體冷卻，且在前、后主軸軸承(未示)之間安裝電動(dòng)機(jī)40，所述電動(dòng)機(jī)40可以使小齒輪作4000 RPM的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(電動(dòng)機(jī)30的RPM是小齒輪的RPM/齒輪組的傳動(dòng)比)。
主軸38可以沿著第二側(cè)面26的寬度、朝著方向H在與側(cè)面44相連的軌道42上移動(dòng)。主軸38沿方向H的移動(dòng)是藉助電動(dòng)機(jī)46通過一直接連接的滾珠絲杠來提供的。較佳的是，一小齒輪構(gòu)件48藉助在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的一些適當(dāng)?shù)墓ぜA具而可拆卸地安裝于主軸38上。由于滑動(dòng)件44在電動(dòng)機(jī)52通過一直接連接的滾珠絲杠所提供的移動(dòng)下可以借助軌道50沿方向V移動(dòng)，因此工件主軸38還可以沿著第二側(cè)面26的高度、朝著方向V移動(dòng)。
第一工件主軸28沿方向G的移動(dòng)、第二工件主軸38沿方向H的移動(dòng)，以及第一主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分別是由單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)34、46、52、30和40來賦予的。上述各構(gòu)件能相對(duì)于彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，或者可以彼此同時(shí)運(yùn)動(dòng)。每一上述電動(dòng)機(jī)均與一反饋裝置相連，諸如一作為CNC系統(tǒng)的一部分的線性或旋轉(zhuǎn)式編碼器(未示)，所述反饋裝置可以根據(jù)輸入一計(jì)算機(jī)控制器，諸如Fanuc模塊16i內(nèi)的指令對(duì)各驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作情況進(jìn)行控制。
一用來盛裝研磨劑的儲(chǔ)藏容器最好放置在第二裝置38的下方，位于第二側(cè)面26附近，其輪廓如編號(hào)54所示出的那樣。以此方式，所述儲(chǔ)藏容器可以仍然保持在外金屬板殼體的內(nèi)部，由此可以將機(jī)器的腳印尺寸減至最小。而且，可以使支柱22的切口區(qū)56包括在所述支柱的那一遠(yuǎn)離兩主軸的區(qū)域處，以便放置任一個(gè)必需的電氣變壓器。采用這種設(shè)置方案，這些電氣構(gòu)件也可以保持在所述外金屬板殼體的內(nèi)部，并且與兩主軸相隔得足夠遠(yuǎn)，這樣，從各電氣構(gòu)件發(fā)出的熱量就不會(huì)反過來影響兩主軸或其它公差敏感元件的準(zhǔn)確性。
采用圖3所示的設(shè)置方案，避免了因幾個(gè)機(jī)器構(gòu)件而引起的機(jī)器變形。第一工件主軸28與支柱22相連，而第二工件主軸38僅在其和支柱22之間具有滑動(dòng)件44。這樣，當(dāng)與圖1所示的已有技術(shù)機(jī)器相比時(shí)，就可以顯著減小不受控制的變形，并且可以藉助機(jī)器的G向、H向和/或V向移動(dòng)來控制任一所需變形。
由于采用了直接驅(qū)動(dòng)主軸28和38，因此，主軸的慣性將小于已有技術(shù)主軸的慣性，而且，由于省去了遠(yuǎn)距驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)帶和滑輪，因此還大大降低并簡化了所示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。圖7(a)-圖7(d)動(dòng)態(tài)地示出了一種已有技術(shù)研磨機(jī)的主軸和本發(fā)明研磨機(jī)的主軸。在圖7(a)所示的已有技術(shù)設(shè)置方案中，一慣性為l1的電動(dòng)機(jī)70借助一具有旋轉(zhuǎn)彈簧剛度γ1且旋轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)δ1的傳動(dòng)帶與一主軸72相連。主軸72具有慣性l2，工件76具有慣性l3。由于主軸72和工件76是通過工件夾具而剛性地相連接，因此，只有一個(gè)旋轉(zhuǎn)彈簧剛度γ2和一個(gè)旋轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)δ2作用于這些構(gòu)件上。
將圖7(a)所示的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)表示成圖7(b)所示的對(duì)應(yīng)正確線性系統(tǒng)模型，電動(dòng)機(jī)70的慣性由質(zhì)量m1表示，旋轉(zhuǎn)彈簧剛度γ1和旋轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)δ1由線性彈簧剛度c1和線性阻尼系數(shù)d1表示。以相同方式，圖7(b)的質(zhì)量m2與旋轉(zhuǎn)慣性l2和l3相對(duì)應(yīng)，而彈簧系數(shù)c2和阻尼系數(shù)d2則與旋轉(zhuǎn)彈簧剛度γ2和阻尼系數(shù)δ2相對(duì)應(yīng)。在觀察圖7(b)所示的線性系統(tǒng)時(shí)，可以清楚地看到，已有技術(shù)主軸和驅(qū)動(dòng)裝置70、72和74結(jié)果可以用一具有二個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)來表示，m1c1d1和m2c2d2。
采用圖7(c)所示的本發(fā)明的主軸和直接驅(qū)動(dòng)裝置78，是沒有圖7(a)所示的遠(yuǎn)距電動(dòng)機(jī)、滑輪和傳動(dòng)帶的。因此，本發(fā)明就不存在圖7(a)所示的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)自由度，l1γ1δ1。在本發(fā)明的主軸中唯一的慣性就是所述主軸的慣性l4，并且，與圖7(a)所示的裝置中是沒有變化的。對(duì)圖7(d)所示的對(duì)應(yīng)線性動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行觀察，單個(gè)質(zhì)量m4表示慣性l3和l4，而彈簧剛度c2和阻尼系數(shù)d2則與旋轉(zhuǎn)彈簧剛度γ2和阻尼系數(shù)δ2相對(duì)應(yīng)。因此，可以清楚地看到，本發(fā)明可以提供一種被減少至只具有一個(gè)自由度的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，m4c2d2。
此外，本發(fā)明的機(jī)器可以沿G向和H向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還可以保持兩主軸軸線的交點(diǎn)Pc位于相同位置。從圖4中可以清楚地看到，第一工件主軸28沿G向的運(yùn)動(dòng)是沿著軸線AG移動(dòng)一段為ΔG距離的運(yùn)動(dòng)，因此，不會(huì)改變軸線Ag的位置。這樣，交點(diǎn)PC的位置是不受影響的。以相同方式，第二工件主軸38沿H向的運(yùn)動(dòng)是沿著軸線Ap移動(dòng)一段為ΔH距離的運(yùn)動(dòng)，它不會(huì)改變軸線AP的位置。而且，交點(diǎn)PC的位置也保持不受影響。因此，可以看到，不管工件具有何種尺寸或傳動(dòng)比，或何種類型的工件夾具，本發(fā)明的交點(diǎn)PC都不會(huì)變化，因此，大大增強(qiáng)了機(jī)器的動(dòng)態(tài)特性。穩(wěn)定交點(diǎn)PC所帶來的另一優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器腔室較小，從而更便于機(jī)器操作者使用或使裝置自動(dòng)進(jìn)行裝載/卸載以接觸到各工件。此外在本發(fā)明中，機(jī)器腔室是位于機(jī)器的轉(zhuǎn)角處，因此進(jìn)一步增強(qiáng)了可接觸性。
利用本發(fā)明進(jìn)行的研磨作業(yè)可以以非常高的速度進(jìn)行，例如小齒輪以大約2500-4000 RPM的速度旋轉(zhuǎn)，它比傳統(tǒng)研磨作業(yè)快了大約三倍。如果以3500RPM的小齒輪速度對(duì)一傳動(dòng)比為3∶1的齒輪組進(jìn)行研磨，則所述齒輪組的所述環(huán)形齒輪構(gòu)件將以大約1170 RPM的速度旋轉(zhuǎn)。對(duì)于直徑為220毫米的環(huán)形齒輪進(jìn)行的研磨作業(yè)其圓周速度大約是13米/秒，并且在外環(huán)形齒輪直徑上的離心加速度(加速度=速度2/半徑)大約是1540米/秒2，或者是傳統(tǒng)高速研磨作業(yè)的三倍以上。
但是，如果離心加速度超過大約450米/秒2，研磨劑就會(huì)通過離心力作用旋轉(zhuǎn)離開所述環(huán)形齒輪，并且不會(huì)保持在與齒輪相嚙合的狀態(tài)。由于RPM較高，因此所述小齒輪將更快地到達(dá)該極限。如果有該效應(yīng)，就必須對(duì)施加研磨劑的方式加以考慮，從而可以無視離心拋離效應(yīng)使研磨劑存在于接觸區(qū)內(nèi)。
從圖5中可以看到，一環(huán)形齒輪60的空間形狀與一渦輪葉片62的形狀有一些類似。一渦輪葉片的扭轉(zhuǎn)可以藉助該渦輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使氣體或液體作軸向移動(dòng)。兩葉片之間的相交部在內(nèi)端處較小，但在外徑處較大。出現(xiàn)在一渦輪泵內(nèi)徑的液體開始隨著各葉片而旋轉(zhuǎn)。離心力使其移動(dòng)至在該處葉片相交部較大的外徑。這種移動(dòng)將朝著內(nèi)徑的方向產(chǎn)生抽吸作用，從而可幫助離心力將流體從內(nèi)徑泵送至外徑。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，上述原理在如上文所述的采用較高速度的研磨作業(yè)中也是適用的。沿著旋轉(zhuǎn)方向R，將研磨劑切向地噴射到環(huán)形齒輪48的齒項(xiàng)(內(nèi))端上，如圖6中由噴嘴64所示的那樣。研磨劑離開噴嘴64的速度應(yīng)該與內(nèi)環(huán)形齒輪直徑的圓周速度大致相等。必須在與小齒輪35相嚙合之前將研磨劑噴射到環(huán)形齒輪48上，這樣，就可以在嚙合接觸開始之前將研磨劑抽送至齒槽中。當(dāng)然，可以看到的是，如果朝著與圖6中R所示方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，就必需使一噴嘴66位于小齒輪36的另一側(cè)上。
本發(fā)明的機(jī)器還可以包括在研磨作業(yè)過程中對(duì)結(jié)構(gòu)傳遞噪聲進(jìn)行測量的地震測量裝置?？梢詫⒁粋€(gè)三維加速計(jì)與每一主軸相連，但最好是與環(huán)形齒輪相連?？衫脤?shí)時(shí)振動(dòng)或快速傅里葉變換結(jié)果對(duì)研磨周期進(jìn)行監(jiān)控。在對(duì)一用于齒輪組的研磨程序進(jìn)行編制的過程中，所述加速計(jì)可以保持工作，以對(duì)一些或所有的齒輪組進(jìn)行監(jiān)控。在完成這種編制作業(yè)之后，將一較好齒輪的特性振動(dòng)圖保存在一評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)內(nèi)。此時(shí)，可以施加一些容差以提供一由一些允許值構(gòu)成的頻譜，在這些允許值頻譜中，可以將生產(chǎn)齒輪組接受作為不被拒收的、良好的齒輪組。
在生產(chǎn)過程中，研磨作業(yè)一直持續(xù)到振動(dòng)結(jié)果接近某一齒輪副的可能最佳值為止。該最接近點(diǎn)是定義為振幅從減小變?yōu)樵龃蟮哪且粫r(shí)刻。將測量到的最接近點(diǎn)的振幅與齒輪組展開(development)過程中所建立的可接受容差帶進(jìn)行比較，然后接受該齒輪組或拒收該齒輪組。
采用這種方法，在到達(dá)振幅轉(zhuǎn)變點(diǎn)之后即可使所述研磨作業(yè)各自終止。由于來自熱處理的小齒輪和環(huán)形齒輪具有一定量的變形，因此，對(duì)于批量生產(chǎn)中的所有齒輪組來說，不期望每一齒輪副的最佳研磨結(jié)果是相同的。研磨作業(yè)的各自終止可以保證最終的齒輪組具有更高和更一致的質(zhì)量，并且可以保證周期時(shí)間最短。
本發(fā)明還可在研磨作業(yè)過程中改變一輪齒表面上的點(diǎn)點(diǎn)之間的速度和/或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖8示出了一其上具有三個(gè)點(diǎn)，即，中心點(diǎn)82、齒頂端點(diǎn)84和齒根端點(diǎn)86的輪齒80。在研磨作業(yè)中，例如，將在中心點(diǎn)82處開始接觸，隨后移動(dòng)至齒頂點(diǎn)84，然后移回到中心點(diǎn)82，然后在移動(dòng)至齒根點(diǎn)86之后回到中心點(diǎn)82。如果在中心點(diǎn)82處希望有一為3000 RPM的速度和一為5 Nm(牛頓-米)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且在齒頂點(diǎn)84處希望有一為2000 RPM的速度和一為3 Nm的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則本發(fā)明可以在自點(diǎn)82至點(diǎn)84的移動(dòng)過程中使速度和轉(zhuǎn)矩線性地轉(zhuǎn)變，而在已有技術(shù)中，在點(diǎn)84處或在點(diǎn)84之前，上述變化是突然進(jìn)行的。這樣一種突變就會(huì)在輪齒表面上形成一會(huì)增大齒輪組噪聲的級(jí)形面。本發(fā)明方法可提供平滑的轉(zhuǎn)變，由此可避免形成一級(jí)性面。應(yīng)予理解的是，各點(diǎn)之間的線性轉(zhuǎn)變可以是在輪齒表面上的任意兩個(gè)點(diǎn)之間，例如，在圖8中的齒頂點(diǎn)84和齒根點(diǎn)86之間。本發(fā)明方法還可以應(yīng)用于那些具有任意數(shù)量(諸如六個(gè)或九個(gè))的預(yù)定輪齒表面點(diǎn)的輪齒表面上。
而且，在一輪齒表面上的多個(gè)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)變?cè)诿恳唤M點(diǎn)之間可以是不同的。舉例來說，在點(diǎn)84處的所需速度值和轉(zhuǎn)矩值可以分別是2000 RPM和2 Nm，而在中心點(diǎn)82處，它們可以是3000 RPM和5 Nm。當(dāng)從點(diǎn)84研磨至點(diǎn)82時(shí)，在這些點(diǎn)值之間將有一線性轉(zhuǎn)變。但是，在齒根端點(diǎn)86處，所需的研磨值可以是3800 RPM和6 Nm因此，中心點(diǎn)82和齒根點(diǎn)86處的兩值之間將發(fā)生線性轉(zhuǎn)變。顯然，點(diǎn)84和82之間的變化轉(zhuǎn)變率與點(diǎn)82和86之間的變化率是不同的。
雖然以上已結(jié)合一種研磨機(jī)對(duì)本發(fā)明作了描述和舉例說明，但是，本發(fā)明機(jī)器也可以用作錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的測試機(jī)。在測試機(jī)中，一齒輪副的其中一個(gè)構(gòu)件(通常是齒輪構(gòu)件)的輪齒表面涂敷有顯跡劑，然后可在一較小載荷下隨著該對(duì)齒輪一起運(yùn)轉(zhuǎn)。顯跡劑將從齒輪輪齒表面的那些與匹配小齒輪構(gòu)件的輪齒表面形成接觸的區(qū)域中除去，從而可在齒輪輪齒表面上形成一接觸班跡或“腳印”。本發(fā)明的直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以高速地進(jìn)行測試作業(yè)，同時(shí)，所述的單根支柱的設(shè)計(jì)原理可提供較高的強(qiáng)度和準(zhǔn)確性。
而且，在測試機(jī)內(nèi)，由于即使沿G向、H向和V向有運(yùn)動(dòng)，機(jī)器聲音仍可基本上保持恒定，因此，固定交點(diǎn)可以為噪聲振動(dòng)的測試提供極好的聲學(xué)條件。在一種其中交點(diǎn)變化的已有技術(shù)機(jī)器中，機(jī)器聲音會(huì)隨著交點(diǎn)位置的變化而變化，這樣就難以對(duì)噪聲進(jìn)行測評(píng)。
雖然以上已結(jié)合幾個(gè)較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但是，應(yīng)予理解的是，本發(fā)明并不受到這些具體實(shí)施例的限制。應(yīng)該認(rèn)為，本發(fā)明包括各種對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域熟練人員來說較顯然并且不背離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求書保護(hù)范圍的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種用來對(duì)齒輪進(jìn)行研磨或測試的機(jī)器，所述機(jī)器包括一個(gè)機(jī)器支柱，它具有一垂直于第二側(cè)的第一側(cè)；所述第一側(cè)具有一可圍繞一第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一工件主軸，所述第一工件主軸可動(dòng)地固定于所述第一側(cè)；所述第二主軸具有一可圍繞一第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二工件主軸，所述第二工件主軸可動(dòng)地固定于所述第二側(cè)；所述第一和第二工件主軸可以沿著一個(gè)或多個(gè)相互垂直的G向、H向和V向彼此相對(duì)移動(dòng)。
2．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一側(cè)具有一寬度和一高度，并且所述第一工件主軸可以沿著所述寬度方向、沿G向移動(dòng)。
3．如權(quán)利要求2所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一主軸可以借助固定于所述支柱的第一側(cè)的軌道而沿所述寬度方向、沿G向移動(dòng)。
4．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述第二側(cè)具有一寬度和一高度，并且所述第二工件主軸可以沿著所述寬度方向、沿H向并且沿著所述高度方向、沿V向移動(dòng)。
5．如權(quán)利要求4所述的機(jī)器，其特征在于，所述第二主軸可以借助固定于一滑動(dòng)件的軌道而沿著所述寬度方向、沿H向移動(dòng)，所述滑動(dòng)件可以借助固定于所述支柱的第二側(cè)的軌道而沿著所述高度方向、沿V向移動(dòng)。
6．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一和第二主軸的至少其中之一是直接驅(qū)動(dòng)主軸。
7．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一和第二軸線相交形成一交點(diǎn)，所述交點(diǎn)保持不變，而不管所述第一和第二主軸沿一個(gè)或多個(gè)所述G向、H向和V向的相對(duì)位置如何。
8．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述第一主軸包括一安裝在其上用來圍繞所述第一軸線旋轉(zhuǎn)的環(huán)形錐齒輪，所述第二主軸包括一安裝在其上用來圍繞所述第二軸線旋轉(zhuǎn)的配對(duì)小齒輪。
9．如權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其特征在于，所述配對(duì)小齒輪包括一相配對(duì)的準(zhǔn)雙曲面小齒輪。
10．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，它還包括一與所述第一工件主軸相連、用來在研磨過程中對(duì)振動(dòng)情況進(jìn)行測量的加速計(jì)。
11．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器是一研磨機(jī)。
12．如權(quán)利要求11所述的機(jī)器，其特征在于，它還包括用來在研磨過程中將一研磨劑導(dǎo)引至一旋轉(zhuǎn)嚙合齒輪組的裝置，所述齒輪組的每一構(gòu)件均包括具有一齒根端和一齒頂端的輪齒。
13．如權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其特征在于，所述研磨劑導(dǎo)引裝置具有一定位置，這樣，一旦所述齒輪組旋轉(zhuǎn)而相互嚙合，就可以在所述各構(gòu)件之一的輪齒與另一構(gòu)件的輪齒形成嚙合之前將研磨劑導(dǎo)引在所述輪齒的齒頂端處。
14．如權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其特征在于，所述研磨劑是沿著旋轉(zhuǎn)方向切向地施加于所述一個(gè)構(gòu)件的所述齒頂端上。
15．如權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其特征在于，所述研磨劑的施加速度與所述一個(gè)構(gòu)件的齒頂端的圓周速度是相等。
16．如權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其特征在于，所述一個(gè)構(gòu)件是環(huán)形齒輪。
17．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器是一測試機(jī)。
18．一種用于齒輪的研磨劑，所述機(jī)器包括一機(jī)架，它具有一垂直于一第二側(cè)的第一側(cè)；所述第一側(cè)具有一可圍繞一第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一工件主軸，所述第一工件主軸可動(dòng)地固定于所述第一側(cè)，所述第一工件主軸可以藉助一直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而旋轉(zhuǎn)；所述第二主軸具有一可圍繞一第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二工件主軸，所述第二工件主軸可動(dòng)地固定于所述第二側(cè)，所述第二工件主軸可以藉助一直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)而旋轉(zhuǎn)；所述第一和第二工件主軸可以沿著一個(gè)或多個(gè)相互垂直的G向、H向和V向彼此相對(duì)移動(dòng)；用來在研磨過程中將一研磨劑導(dǎo)引至一旋轉(zhuǎn)嚙合齒輪組的裝置其特征在于，所述第一和第二軸線相交而形成一交點(diǎn)，所述交點(diǎn)保持不變，而不管所述第一和第二裝置沿一個(gè)或多個(gè)所述G向、H向和V向的相對(duì)位置如何。
19．一種用來對(duì)一齒輪組的匹配構(gòu)件進(jìn)行研磨的方法，所述方法包括提供一種機(jī)器，它具有一個(gè)機(jī)器支柱，所述支柱具有一垂直于一第二側(cè)的第一側(cè)，所述第一側(cè)具有一可圍繞一第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一工件主軸，所述第一工件主軸可動(dòng)地固定于所述第一側(cè)，所述第二主軸具有一可圍繞一第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二工件主軸，所述第二工件主軸可動(dòng)地固定于所述第二側(cè)，所述第一和第二工件主軸可以沿著一個(gè)或多個(gè)相互垂直的G向、H向和V向彼此相對(duì)移動(dòng)；將所述齒輪組的一第一構(gòu)件安裝于所述第一主軸；將所述齒輪組的一第二構(gòu)件安裝于所述第二主軸；使所述第一和第二構(gòu)件形成嚙合并使各構(gòu)件嚙合旋轉(zhuǎn)；將一研磨劑施加于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；在所述各構(gòu)件嚙合旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)所述各構(gòu)件的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，以使接觸輪齒沿著所述各構(gòu)件的輪齒表面移動(dòng)至不同位置，所述調(diào)整作業(yè)是沿著一個(gè)或多個(gè)所述G向、H向或V向來進(jìn)行的；由此可使所述第一和第二軸線相交而形成一交點(diǎn)，并且在所述調(diào)整過程中，所述交點(diǎn)保持不變，而不管所述各構(gòu)件沿著一個(gè)或多個(gè)所述G向、H向和V向的相對(duì)位置如何。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在所述各構(gòu)件之一的輪齒與另一構(gòu)件的齒輪形成嚙合之前，將所述研磨劑施加在所述輪齒的齒頂端處的一位置。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，沿著旋轉(zhuǎn)方向、將所述研磨劑切向地施加于所述一個(gè)構(gòu)件的齒頂端上。
22．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，以一與所述一個(gè)構(gòu)件的齒頂端的圓周速度基本相等的速度來施加所述研磨劑。
23．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，它還包括在所述研磨作業(yè)過程中對(duì)各構(gòu)件的振動(dòng)進(jìn)行測量，當(dāng)測得的振動(dòng)減小時(shí)，使所述研磨作業(yè)持續(xù)一段時(shí)間，當(dāng)檢測到所測得的振動(dòng)增大時(shí)，停止所述研磨作業(yè)。
24．一種對(duì)一齒輪組的各構(gòu)件進(jìn)行研磨的方法，所述方法包括以下步驟將所述齒輪組的一第一構(gòu)件安裝于所述第一主軸；將所述齒輪組的一第二構(gòu)件安裝于所述第二主軸；使所述第一和第二構(gòu)件形成嚙合并使各構(gòu)件嚙合旋轉(zhuǎn)；將一研磨劑施加于各旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；在所述各構(gòu)件嚙合旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)所述各構(gòu)件的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，以使接觸輪齒在所述各構(gòu)件的輪齒表面上的兩個(gè)或多個(gè)點(diǎn)之間移動(dòng)，在每一所述點(diǎn)處，所述研磨作業(yè)是以預(yù)定的速度值和扭轉(zhuǎn)值來進(jìn)行的，并且對(duì)于至少兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)來說，至少其中一個(gè)速度和轉(zhuǎn)矩值是不同的；其特征在于，在接觸輪齒在具有不同速度值和轉(zhuǎn)矩值的各點(diǎn)之間移動(dòng)的過程中，在所述不同速度值和轉(zhuǎn)矩值之間的轉(zhuǎn)換是以一種線性方式來完成的。
全文摘要
一種用來對(duì)齒輪進(jìn)行研磨或測試的機(jī)器(20),它包括:一個(gè)機(jī)器支柱(22),它具有一垂直于第二側(cè)(26)的第一側(cè)(24),所述第一側(cè)具有一可圍繞一第一軸線旋轉(zhuǎn)的第一工件主軸(28),所述第二主軸具有一可圍繞一第二軸線旋轉(zhuǎn)的第二工件主軸(38)。所述第一工件主軸可動(dòng)地固定于所述第一側(cè),而所述第二工件主軸可動(dòng)地固定于所述第二側(cè)。所述第一和第二工件主軸可以沿著一個(gè)或多個(gè)相互垂直的G向、H向和V向彼此相對(duì)移動(dòng)。所述兩主軸的至少其中一個(gè),最好是兩個(gè)主軸都是直接驅(qū)動(dòng)主軸。在兩主軸和兩主軸沿G向、H向和V向的相關(guān)齒輪構(gòu)件(36,48)的任一相對(duì)位置處,它們各自軸線的各交點(diǎn)保持不變。對(duì)于研磨作業(yè)來說,所述機(jī)器還包括用來將研磨劑導(dǎo)引至嚙合旋轉(zhuǎn)的各構(gòu)件的其中之一的齒頂端處、位于嚙合點(diǎn)之前的一位置處的裝置。
文檔編號(hào)B23F19/00GK1308567SQ99808186
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月3日
發(fā)明者H·J·斯塔特費(fèi)爾德, J·J·格內(nèi)德特, W·D·麥克格拉森, A·J·諾塞里, D·A·賴特 申請(qǐng)人:格里森工場